目錄TOC\o"1-4"\h\z目錄11．定義32．污泥的分類32.1按成分不同分32.2按來源不同分33.

污泥的成分33.1污泥中的水份3水的存在形式有4污泥體積、重量及所含固體物濃度之間的關(guān)系43.2固體成分53.3污泥肥分63.4污泥重金屬離子含量64．污泥量計算64.1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的計算64.2剩余活性污泥量的計算7計算方法一7計算方法二74.3污水處理廠干固體物質(zhì)平衡95.污泥的運(yùn)輸105.1污泥輸送的方法10管道輸送10卡車輸送10駁船輸送105.2污泥輸送設(shè)備106．污泥水力計算116.1污泥流動的水力特性116.2壓力輸泥管道的沿程水頭損失116.3壓力輸泥管道的局部水頭損失137.污泥處理148.污泥濃縮158.1污泥濃縮目的158.2常用濃縮方法15重力濃縮及有關(guān)設(shè)計及運(yùn)行15氣浮濃縮208.2.3離心濃縮法219.污泥消化219.1厭氧消化21厭氧消化的機(jī)理21厭氧消化的影響因素22厭氧消化池池形22厭氧消化池的構(gòu)造與設(shè)計22厭氧消化的應(yīng)用23消化池的運(yùn)行與管理239.2好氧消化23好氧消化的機(jī)理23好氧消化池的構(gòu)造23設(shè)計參數(shù)23好氧消化需空氣量的計算2410.沼氣2410.1沼氣的性質(zhì)2410.2沼氣的主要用途2410.3沼氣的凈化2511.機(jī)械脫水2511.1機(jī)械脫水前的預(yù)處理2511.2機(jī)械脫水的根本原理2511.3機(jī)械脫水的方法2511.4各種類型脫水設(shè)備運(yùn)行參數(shù)2512.污泥干化2612.1主要構(gòu)筑物是干化場2612.2自然干化的機(jī)理2612.3干化場的設(shè)計2612.4各種脫水方法的比擬2613.污泥枯燥2713.1定義2713.2污泥加熱枯燥器的比擬2713.3各種燃燒裝置的比擬2713.4枯燥器的枯燥流程2814.污泥燃燒2814.1燃燒的目的2814.2燃燒分類2815.污泥中病菌2816.污泥消毒2917.污泥的利用2918.污泥主要去向301．定義污泥是水處理過程的副產(chǎn)物，包括篩余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥體積約占處理水量的0.3%～0.5%左右，如水進(jìn)行深度處理，污泥量還可能增加0.5～1倍。污泥處理的原那么是使污泥減量、穩(wěn)定、無害化及綜合利用。〔1〕確保水處理的效果，防止二次污染；〔2〕使容易腐化發(fā)臭的有機(jī)物穩(wěn)定化；〔3〕使有毒有害物質(zhì)得到妥善處理或利用；〔4〕使有用物質(zhì)得到綜合利用，變害為利。2．污泥的分類2.1按成分不同分污泥：以有機(jī)物為主要成分。其主要性質(zhì)是易于腐化發(fā)臭，顆粒較細(xì)，比重較小〔約為1.02～1.006〕，含水率高且不易脫水，屬于膠狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)。初次沉淀池與二次沉淀池的沉淀物均屬污泥。沉渣：以無機(jī)物為主要成分。其主要是顆粒較粗，比重較大〔約為2左右〕，含水率較低且易于脫水，流動性差。沉砂池與某些工業(yè)廢水處理沉淀池的沉淀物屬沉渣。2.2按來源不同分初次沉淀污泥〔也稱生污泥或新鮮污泥〕：來自初次沉淀池。剩余活性污泥〔也稱生污泥或新鮮污泥〕：來自活性污泥法后的二次沉淀池。腐殖污泥〔也稱生污泥或新鮮污泥〕：來自生物膜法后的二次沉淀池。消化污泥〔也稱熟污泥〕：生污泥經(jīng)厭氧消化或好氧消化處理后的污泥。化學(xué)污泥〔也稱化學(xué)沉渣〕：用化學(xué)沉淀法處理污水后產(chǎn)生的沉淀物。例如，用混凝沉淀法去除污水中的磷；投加硫化物去除污水中的重金屬離子；投加石灰中和酸性污水產(chǎn)生的沉渣以及酸、堿污水中和處理產(chǎn)生的沉渣等均稱為化學(xué)污泥。3.污泥的成分3.1污泥中的水份污泥含水率：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為污泥含水率。水的存在形式有空隙水，顆粒間隙中的游離水，約70%，可通過重力沉淀〔濃縮壓密〕而別離；毛細(xì)水，是在高度密集的細(xì)小污泥顆粒周圍的水，由毛細(xì)管現(xiàn)象而形成的，約20%，可通過施加離心力、負(fù)壓力等外力，破壞毛細(xì)管外表張力和凝聚力的作用力而別離；顆粒外表吸附水和內(nèi)部結(jié)合水，約10%。外表吸附水是在污泥顆粒外表附著的水分，起附著力較強(qiáng)，常在膠體狀顆粒，生物污泥等固體外表上出現(xiàn)，采用混凝方法，通過膠體顆粒相互絮凝，排除附著外表的水分；內(nèi)部結(jié)合水，是污泥顆粒內(nèi)部結(jié)合的水分，如生物污泥中細(xì)胞內(nèi)部水分，無機(jī)污泥中金屬化合物所帶的結(jié)晶水等，可通過生物別離或熱力方法去除。通常含水率在85%以上時，污泥呈流態(tài)；65%～85%時呈塑態(tài)；低于60%時那么呈固態(tài)。城市污水廠污泥的特性見表:表各處理工藝的污泥的性質(zhì)污泥種類污泥量g/〔L.d〕含水率%相對密度比阻s2/g沉砂池沉渣0.03〔L/m3〕601.5

初沉池污泥14~2595~97.51.015~1.02〔1.31~2.11〕×1010活性污泥法污泥7~1996~981.022.80×1010生物膜法污泥10~2199.2~99.61.005~1.008

污泥體積、重量及所含固體物濃度之間的關(guān)系V1/V2=W1/W2=〔100-p2〕/〔100-p1〕=C2/C1〔8-1〕式中：p1、V1、W1、C1——污泥含水率為p1時的污泥體積、重量與固體物濃度；p2、V2、W2、C2——污泥含水率為p1時的污泥體積、重量與固體物濃度；說明：式〔8-1〕適用于含水率大于65%的污泥。因含水率低于65%以后，體積內(nèi)出現(xiàn)很多氣泡，體積與重量不在符合式〔8-1〕的關(guān)系。例題8-1：污泥含水率從97.5%降低至95%時，求污泥體積。解：由式〔8-1〕V2=V1〔100-p1〕/〔100-p2〕=V1〔100-97.5〕/〔100-95〕=〔1/2〕V1可見污泥含水率從97.5%降低至95%時，污泥體積減少一半。3.2固體成分揮發(fā)性固體〔或稱灼燒減重〕和灰分〔或稱灼燒殘渣〕：揮發(fā)性固體近似地等于有機(jī)物含量；灰分表示無機(jī)物含量。可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有機(jī)物數(shù)量。消化對象：污泥中的有機(jī)物。一局部是可被消化降解的〔或稱可被氣化，無機(jī)化〕；另一局部是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有機(jī)物等。消化程度的計算公式：Rd=[1-〔pV2pS1〕/〔pV1pS2〕]×100式中：Rd——可消化程度，%；pS1、pS2——分別表示生污泥及消化污泥的無機(jī)物含量，%；pV1、pV1——分別表示生污泥及消化污泥的有機(jī)物含量，%。消化污泥量的計算公式：Vd=V1〔100-p1〕/〔100-pd〕[〔1-pV1/100〕+pV1/100〔1-Rd/100〕]式中：Vd——消化污泥量，m3/d；pd——消化污泥含水率，%，取周平均值；V1——生污泥量，m3/d；p1——生污泥含水率，%，取周平均值；pV1——生污泥有機(jī)物含量，%；Rd——可消化程度，%，取周平均值；濕污泥比重與干污泥比重：濕污泥重量等于污泥所含水分重量與干固體重量之和。濕污泥比重等于濕污泥重量與同體積的水重量之比值。干固體物質(zhì)包括有機(jī)物〔即揮發(fā)性固體〕和無機(jī)物〔即灰分〕。確定濕污泥比重和干污泥比重，對于濃縮池的設(shè)計、污泥運(yùn)輸及后續(xù)處理，都有實(shí)用價值。經(jīng)綜合簡化后，濕污泥比重〔γ〕和干污泥比重〔γs〕的計算公式分別為：γ=〔100γs〕/[γsp+〔100-p〕]〔8-4〕或γ=25000/[250p+〔100-p〕〔100+1.5pV〕]〔8-8〕γs=250/〔100+1.5pV〕〔8-7〕式中：γ——濕污泥比重；γs——污泥中干固體物質(zhì)平均比重，即干污泥比重；p——濕污泥含水率，%；pV——污泥中有機(jī)物含量，%；3.3污泥肥分污泥中含有大量植物生長所必需的肥分〔N、P、K〕、微量元素及土壤改進(jìn)劑〔有機(jī)腐殖質(zhì)〕。我國城市污水處理廠各種污泥所含肥分見表8-2。表8-2我國城市污水處理廠污泥肥分表污泥類別總氮%磷〔以P2O5計〕%鉀〔以K2O計〕%有機(jī)物%初沉污泥2~31~30.1~0.550~60活性污泥3.3~7.70.78~4.30.22~0.4460~70消化污泥1.6~3.40.6~0.825~303.4污泥重金屬離子含量污泥中重金屬離子含量，決定于城市污水中工業(yè)廢水所占比例及工業(yè)性質(zhì)。污水經(jīng)二級處理后，污水中重金屬離子約有50%以上轉(zhuǎn)移到污泥中。假設(shè)污泥作為肥料使用時，要注意重金屬是否超過我國農(nóng)林業(yè)部規(guī)定的《農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)》〔GB4284-84〕。表中列舉我國北京、上海、天津、西安、蘭州、沈陽、黃石等幾個城市污水處理廠污泥中重金屬含量的范圍。表我國城市污水處理廠污泥中重金屬成分及含量重金屬離子名稱Hg汞Cd鎘Cr鉻Pb鉛As砷Zn鋅Cu銅Ni鎳含量范圍4.63~1383.6~24.19.2~54085~240012.4~560300~111955~46030~47.5農(nóng)林業(yè)部農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)〔GB4284-84〕酸性土壤PH＜6.55560030075500250100中性和堿性土壤PH≥6.51520100010007510005002004．污泥量計算4.1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的計算V=100C0ηQ/1000〔100-p〕ρ〔8-9〕式中：V——初次沉淀污泥量，m3/d；Q——污水流量，m3/d；η——去除率，%；〔二次沉淀池η以80%計〕C0——進(jìn)水懸浮物濃度，mg/L；P——污泥含水率，%；ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m3計。4.2剩余活性污泥量的計算計算方法一計算方法二德國排水工程學(xué)會的剩余污泥計算模式。德國排水工程學(xué)會公布的活性污泥法設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(1991)將剩余污泥分為：①由降解有機(jī)物而引起的異養(yǎng)性微生物的污泥增殖量(不計自養(yǎng)性微生物的增殖)；②活性污泥代謝過程惰性剩余物(約占污泥代謝量的10%左右)；③曝氣池進(jìn)水中不能水解/降解的惰性懸浮固體，其量約占懸浮固體濃度的60%左右。因此，剩余污泥量可表達(dá)為：式中X=(YH·Q·BOD5,i-bH·X·MLSS·V·fT,H)/SP(2)由于SP=MLSSV/Θc(3)聯(lián)立式(1)、(2)、(3)即可求得剩余污泥量：SP=YH·Q·BOD5,i+0.6·Q·SS-0.9·bH·YH·Q·BOD5·fT,H/[1/Θc+bH·fT,H](4)折算到每去除1kgBOD5的污泥產(chǎn)量SPt為：SPt=YH-0.9·bH·YH·fT,H/[1/Θc+bH·fT,H]+0.6·SSi/BOD5(5)式中Q——進(jìn)水流量，m3/dX——異養(yǎng)性微生物在活性污泥中所占的比例

V——曝氣池容積，m3Θc——污泥泥齡，d

YH——異養(yǎng)性微生物的增殖率，kgDS/kgBOD5,YH=0.6bH——異養(yǎng)性微生物的內(nèi)源呼吸速率〔自身氧化率〕，bH=0.08L/dfT,H——異養(yǎng)性微生物生長溫度修正系fT,H=1.072(T-15)〔T為溫度，℃〕SSi——瀑氣池進(jìn)水懸浮SS濃度，kg/m3BOD5，i——進(jìn)水BOD5濃度，kg/m3MLSS——污泥濃度，kg/m3通常YH=0.6、hH=0.08L/d，公式可寫成：從式(6)可以看出，剩余污泥產(chǎn)率(每去除1kgBOD5產(chǎn)生的剩余污泥量)取決于曝氣池進(jìn)水SS/BOD5值、水溫、污泥泥齡等因素。4.3污水處理廠干固體物質(zhì)平衡污水處理廠內(nèi)部存在著固體物質(zhì)的平衡問題，通過固體物質(zhì)的平衡計算，有助于污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計與管理。污水處理廠固體物質(zhì)平衡的典型計算，可根據(jù)圖8-1進(jìn)行。〔見P332圖8-1〕設(shè)原污水懸浮物X0為100，初次沉淀池懸浮物去除率以50%計，二次沉淀池去除率以80%計，懸浮物總?cè)コ士側(cè)コ蕿?0%。各處理構(gòu)筑物固體回收率為：濃縮池為r1=90%；消化池為r2=80%；懸浮物減量為rg=30%；機(jī)械脫水為r3=95%〔預(yù)處理所加混凝劑的固體量略去不計〕。因此其平衡式為：進(jìn)入污泥濃縮池的懸浮物量：X1=ΔX+XR〔8-10〕XR=Xˊ2+Xˊ3+Xˊ4〔8-11〕式中：X1——進(jìn)入濃縮池的固體物量；ΔX——初次沉淀池排泥的懸浮物量加二次沉淀池剩余污泥中的懸浮物量；XR——等于濃縮池上清液含有的懸浮物量Xˊ2，消化池上清液懸浮物量Xˊ3，機(jī)械脫水上清液懸浮物量Xˊ4的總和。進(jìn)入消化池的懸浮物量：X2=X1r1〔8-12〕濃縮池上清液懸浮物量：Xˊ2=X1〔1-r1〕〔8-13〕消化池懸浮物減量：G=X2rg=X1r1rg〔8-14〕進(jìn)入機(jī)械脫水設(shè)備的懸浮物量：X3=〔X2-G〕r2〔8-15〕消化池上清液懸浮物量：Xˊ3=〔X2-G〕〔1-r2〕〔8-16〕脫水泥餅固體物量：X4=X3r3機(jī)械脫水上清液含有的懸浮物量：Xˊ4=X3〔1-r3〕〔8-17〕回流至沉砂池前的上清液中所含懸浮物總量：XR=Xˊ2+Xˊ3+Xˊ4=X1〔1-r1rg-r1r2r3+r1r2r3rg〕〔X1-XR〕/X1=r1rg+r1r2r3-r1r2r3rg=ΔX/X1X1=ΔX/r1[rg+r2r3〔1-rg〕]〔8-18〕5.污泥的運(yùn)輸5.1污泥輸送的方法管道輸送〔重力管道和壓力管道〕；卡車；駁船等。管道輸送適用于污泥輸送的目的地相當(dāng)穩(wěn)定；污泥的流動性能較好，含水率較高；污泥所含油脂分成較少，不會粘附于管壁縮小管徑增加阻力；污泥的腐蝕性低，不會對管材造成腐蝕或磨損；污泥的流量較大，一般應(yīng)超過30m3/h。優(yōu)點(diǎn)，衛(wèi)生條件好，沒有氣味與污泥外溢，操作方便并利于實(shí)現(xiàn)自動化控制，運(yùn)行管理費(fèi)用低。缺點(diǎn)，一次性投資大，一旦建成后，輸送的地點(diǎn)固定，較不靈活。卡車輸送適用于中、小型污水處理廠，不受運(yùn)輸目的地的限制，也不受污泥性質(zhì)、含水率的影響，也不需經(jīng)過中間轉(zhuǎn)運(yùn)，可以隨著季節(jié)的變化或地點(diǎn)的變化，把污泥直接運(yùn)到進(jìn)行利用或處理的地方。優(yōu)點(diǎn)，方便靈活。缺點(diǎn)，運(yùn)費(fèi)較高。駁船輸送適用于不同含水率的污泥。優(yōu)點(diǎn)，靈活方便，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)，需設(shè)中轉(zhuǎn)站。對管道、卡車、駁船輸送綜合經(jīng)濟(jì)比擬列于表8-4。表8-4

管道、卡車、駁船輸送綜合經(jīng)濟(jì)比擬表

建設(shè)投資運(yùn)行管理費(fèi)輸送1m的本錢管道輸送111駁船輸送0.82~1.302.60~4.006卡車輸送2.25~7.0027.0~34.030注：以管道輸送的建設(shè)投資、運(yùn)行管理費(fèi)及每輸送1m距離的本錢為“1“單位。5.2污泥輸送設(shè)備輸送污泥用的污泥泵在構(gòu)造上必須滿足不易被堵塞與磨損，不易受腐蝕等根本條件。常見的有隔膜泵、旋轉(zhuǎn)螺栓泵、螺旋泵、混流泵、多級柱塞泵和離心泵等。6．污泥水力計算6.1污泥流動的水力特性污泥在含水率較高〔高于99%〕的狀態(tài)下，屬于牛頓流體，流動的特性接近于水流。隨著固體濃度的增高，污泥的流動顯示出半塑性或塑性流體的特性，必須克服初始剪力以后才能開始流動。污泥流動的下臨界速度約為1.1m/s，上臨界速度約為1.4m/s。污泥壓力管道的最小設(shè)計流速為1.0~2.0m/s。6.2壓力輸泥管道的沿程水頭損失6.3壓力輸泥管道的局部水頭損失7.污泥處理污泥處理方案的選擇，應(yīng)根據(jù)污泥的性質(zhì)與數(shù)量；投資情況與運(yùn)行管理費(fèi)用；環(huán)境保護(hù)要求以及有關(guān)法律與法規(guī)；城市農(nóng)業(yè)開展情況及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等情況，綜合考慮后選定。〔1〕生污泥→濃縮→消化→自然干化→最終處置〔2〕生污泥→濃縮→自然干化→堆肥→最終處置〔3〕生污泥→濃縮→消化→機(jī)械脫水→最終處置〔4〕生污泥→濃縮→機(jī)械脫水→枯燥燃燒→最終處置〔5〕生污泥→濕污泥池→最終處置〔6〕生污泥→濃縮→消化→最終處置第〔1〕、〔3〕、〔6〕方案，以消化處理為主體，消化過程產(chǎn)生的生物能即沼氣〔或稱消化氣、污泥氣〕，可作為能源利用，如用作燃料或發(fā)電；第〔2〕、〔5〕方案是以堆肥，農(nóng)用為主，當(dāng)污泥符合農(nóng)用肥料條件及附近有農(nóng)、林、牧或蔬菜基地時可考慮采用；第〔4〕方案是以枯燥燃燒為主，當(dāng)污泥不適于進(jìn)行消化處理、或不符合農(nóng)用條件，或受污水處理廠用地面積的限制等地區(qū)可考慮采用。燃燒產(chǎn)生的熱能，可作為能源。污泥最終處理方法包括作為肥料施用于農(nóng)田、森林、草地或沙漠改進(jìn)；填地或投海；作為能源或建材；燃燒等。不同脫水方法及脫水效果列于表8表不同脫水方法及脫水效果表脫水方法脫水裝置脫水后含水率%脫水后狀態(tài)濃縮法重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮95~97近似糊狀自然干化法自然干化場、曬砂場70~80泥餅狀機(jī)械脫水真空吸濾法真空轉(zhuǎn)鼓、真空轉(zhuǎn)盤等60~80泥餅狀壓濾法板框壓濾機(jī)45~80泥餅狀滾壓帶法滾壓帶式壓濾機(jī)78~86泥餅狀離心法離心機(jī)80~85泥餅狀枯燥法各種枯燥設(shè)備10~40粉狀、粒狀燃燒法各種燃燒設(shè)備0~10灰狀8.污泥濃縮8.1污泥濃縮目的是降低污泥含水率，減少污泥體積，以利于后續(xù)處理與利用。8.2常用濃縮方法常用污泥濃縮方法及比擬濃縮方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍重力濃縮法貯泥能力強(qiáng)，動力消耗小；運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡便占地面積較大；濃縮效果較差，濃縮后污泥含水率高；易發(fā)酵產(chǎn)生臭氣主要用于濃縮初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥氣浮濃縮法占地面積小；濃縮效果較好，濃縮后污泥含水率較低；能同時去除油脂，臭氣較少占地面積、運(yùn)行費(fèi)用小于重力濃縮法；污泥貯存能力小于重力濃縮法；動力消耗、操作要求高于重力濃縮法主要用于濃縮初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。特別適用于濃縮過程中易發(fā)生污泥膨脹、易發(fā)酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥離心濃縮法占地面積很小；處理能力大；濃縮后污泥含水率低，全封閉，無臭氣發(fā)生專用離心機(jī)價格高；電耗是氣浮法的10倍；操作管理要求高目前主要用于難以濃縮的剩余活性污泥和場地小，衛(wèi)生要求高，濃縮后污泥含水率很低的場合重力濃縮及有關(guān)設(shè)計及運(yùn)行〔1〕原理：重力濃縮是一種重力沉降過程，依靠污泥中的固體物質(zhì)的重力作用進(jìn)行沉降與壓密。〔2〕分類：根據(jù)運(yùn)行情況分為間歇式和連續(xù)式兩種。間歇式重力濃縮池：是一種圓形水池，底部有污泥斗。工作時，先將污泥充滿全池，經(jīng)靜置沉降，濃縮壓密，池內(nèi)將分為上清液、沉降區(qū)和污泥層，定期從側(cè)面分層排出上清液，濃縮后的污泥從底部泥斗排出。間歇式濃縮池主要用于污泥量小的處理系統(tǒng)。濃縮池一般不少于兩個，一個工作，另一個進(jìn)入污泥，兩池交替使用。剩余活性污泥經(jīng)濃縮池中心管流入，入流污泥流量及其固體濃度分別以Q0、C0表示。上清液由溢流堰溢出稱為出流，其流量與固體濃度分別以Qe、Ce表示。濃縮污泥從池底排出稱為底流，底流流量與固體濃度分別以Qu、Cu表示。濃縮池中存在著三個區(qū)域，即上部澄清區(qū)；中間阻滯區(qū)〔當(dāng)污泥連續(xù)供應(yīng)時，該區(qū)的固體濃度根本恒定，不起濃縮作用，但其高度將影響下部壓縮區(qū)污泥的壓縮程度〕；下部為壓縮區(qū)。單位時間內(nèi)進(jìn)入濃縮池的固體重量，等于排出濃縮池的固體重量〔上清液所含固體重量忽略不計〕。通過濃縮池任一斷面的固體通量，由兩局部組成，一局部是濃縮池底部連續(xù)排泥所造成的向下流固體通量；另一局部是污泥自重壓密所造成的固體通量。連續(xù)式重力濃縮池，其特點(diǎn)是裝有與刮泥機(jī)一起轉(zhuǎn)動的垂直攪拌柵，能使?jié)饪s效果提高20%以上。因?yàn)閿嚢钖磐ㄟ^緩慢旋轉(zhuǎn)〔圓周速度2~20cm/s〕，可形成微小渦流，有助于顆粒間的凝聚，并可造成空穴，破壞污泥網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，促使污泥顆粒間的空隙水與氣泡逸出。〔3〕設(shè)計要點(diǎn)：小型污水處理廠采用方形或圓形間歇式濃縮池；大、中型污水處理廠采用豎流式和輻流式連續(xù)式濃縮池；間歇式濃縮池的主要設(shè)計參數(shù)是水力停留時間，停留時間由試驗(yàn)確定。時間過短，濃縮效果差；過長會造成污泥厭氧發(fā)酵。無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時，可按12~24h設(shè)計。當(dāng)以濃縮后的濕污泥作肥料時，污泥濃縮和貯存可采用方或圓形濕污泥池，有效水深采用1~1.5m，池底坡0.01，坡向一端。連續(xù)式濃縮池的主要設(shè)計參數(shù)有：固體通量和水力負(fù)荷。有效水深采用4m，豎流式有效水深按沉淀局部的上升流速不大于0.1mm/s進(jìn)行復(fù)核。池容積按濃縮10~16h核算。當(dāng)采用定期排泥時，兩次排泥間隔可取8h。濃縮池的上清液應(yīng)回送初沉池或調(diào)節(jié)池重新處理。〔4〕設(shè)計計算：濃縮池外表積F：選定固體通量，計算濃縮池外表積FˊS，與用水力負(fù)荷計算的濃縮池外表積FˊW進(jìn)行比擬，取其大者。按固體通量，計算濃縮池外表積Fˊs〔m2〕：Fˊs=Qω/qs按水力負(fù)荷計算的濃縮池外表積Fˊw〔m2〕：Fˊw=Q/qw那么F=max〔Fˊs，F(xiàn)ˊw〕式中：Q——污泥量，m3/d；ω——污泥含固量，kg/m3；qs——選定的固體通量，kg/〔m2.d〕；qw——水力負(fù)荷，m3/〔m2.d〕；濃縮池有效池容W和停留時間t：根據(jù)確定的池外表積F，計算濃縮池的有效容積Wˊ，根據(jù)Wˊ復(fù)核污泥在池中停留時間tˊ。假設(shè)tˊ大于10~16h，那么修定固體通量，重新計算上述各值，最終確定濃縮池設(shè)計外表積F、有效容積W和停留時間t。計算有效容積Wˊ〔m3〕：Wˊ=Fh2復(fù)核停留時間tˊ〔h〕：tˊ=Wˊ/Q式中：h2——有效水深，m。〔5〕關(guān)于污泥濃縮的設(shè)計規(guī)定及數(shù)據(jù)：a濃縮后污泥含水率：由曝氣池后二次沉淀池進(jìn)入污泥濃縮池的污泥含水率，當(dāng)采用99.2%-99.6%時，濃縮后污泥含水率宜為97%-98%。b濃縮時間不宜小于12h；但也不要超過24h。c有效水深一般宜為4m，最低不小于3m。d污泥室容積和排泥時間，應(yīng)根據(jù)排泥方法和兩次排泥間時間而定，當(dāng)采用定期排泥時，兩次排泥間一般可采用8h。e集泥設(shè)施：輻流式污泥濃縮池的集泥裝置，當(dāng)采用吸泥機(jī)時，池底坡度可采用0.003；當(dāng)采用刮泥機(jī)時，不宜小于0.01。不設(shè)刮泥設(shè)備時，池底一般設(shè)有泥斗。其泥斗與水平面的傾角，應(yīng)不小于50度。刮泥機(jī)的回轉(zhuǎn)速度為0.75-4r/h，吸泥機(jī)的回轉(zhuǎn)速度為1r/h，其外緣線速度一般宜為1-2m/min。同時在刮泥機(jī)上可安設(shè)柵條，以便提高濃縮效果，在水面設(shè)除浮渣裝置。f構(gòu)造及附屬設(shè)施一般采用水密性鋼肋混凝土建造。設(shè)污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管徑采用150mm，一般采用鑄鐵管。g豎流式濃縮池：當(dāng)濃縮池較小時，可采用豎流式濃縮池，一般不設(shè)刮泥機(jī)，污泥室的截錐體斜壁與水平面所形成的角度，應(yīng)不小于50°，中心管按污泥流量計算。沉淀區(qū)按濃縮別離出來的污水流量進(jìn)行設(shè)計。h上清液：濃縮池的上清液，應(yīng)重新回到初沉池前進(jìn)行處理。其數(shù)量和有機(jī)物含量參與全廠的物料平衡計算。i二次污染：污泥濃縮池一般均散發(fā)臭氣，必須時應(yīng)考慮防臭或脫臭措施。臭氣控制可以從以下三方面著手，即封閉、吸收和掩撇。所謂封閉，是指用蓋子或其它設(shè)備封住臭氣發(fā)生源；所謂吸收，是指用化學(xué)藥劑來氧化或凈化臭氣；所謂掩蔽，是指采用掩蔽劑使臭氣暫時不向外擴(kuò)散。表重力濃縮池設(shè)計參數(shù)污泥種類進(jìn)泥濃度(%)出泥濃度(%)水力負(fù)荷[m3/(m2.d)]固體負(fù)荷[kg/(m2.d)]固體捕捉率(%)溢流TSS(mg/l)初次污泥24-3390-14485-98300-1000滴濾池生物膜35-5080-92200-1000剩余活性污泥10-3560-85200-1000初次污泥與剩余活性污泥的混合污泥25-8085-92300-800表重力污泥濃縮池的計算公式名稱公式符號說明濃縮池總面積A=QC/MQ--污泥量(m3/d)C--污泥固體濃度(g/l)M--濃縮池污泥固體量(kg/m2.d)單池面積A1=A/nN--濃縮池數(shù)量濃縮池直徑D=(4A1/π)0.5濃縮池工作局部高度H1=TQ/24AT--設(shè)計濃縮時間濃縮池總高度H=h1+h2+h3H2--超高H3--緩沖層高度濃縮后污泥體積V2=Q(1--P1)/(1--P)P1--進(jìn)泥濃度P2--出泥濃度〔6〕運(yùn)行管理：在濃縮池的運(yùn)行管理中，應(yīng)經(jīng)常對濃縮效果進(jìn)行評價，并隨時予以調(diào)節(jié)。濃縮效果通常用濃縮比〔排泥濃度/入流污泥濃度〕、固體回收率〔濃縮到排泥中的固體/入流總固體〕和別離率〔上清液量/入流污泥量〕三個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。一般來說，濃縮初沉污泥時，濃縮比應(yīng)大于2，固體回收率應(yīng)大于90%；濃縮活性污泥與初沉污泥組成的混合污泥時，濃縮比大于2，別離率應(yīng)大于85%。如果某一指標(biāo)低于以上數(shù)值，應(yīng)分析原因，檢查進(jìn)泥量是否適宜，控制的qs是否合理，濃縮效果是否受到了溫度等因素的影響。氣浮濃縮〔1〕原理：采用壓力溶氣浮選方法，通過壓力溶氣罐溶入過量空氣，然后突然減壓釋放出大量的微小氣泡，并附著在污泥顆粒周圍，使其相對密度減小而強(qiáng)制上浮，從污泥表層獲得濃縮。〔2〕適用條件：適用于相對密度接近1的活性污泥的濃縮污泥，如活性污泥〔相對密度1.005〕，生物過濾法污泥〔相對密度1.025〕，尤其是采用接觸氧化法時，脫落的生物膜含大量氣泡，比重更接近于1，用浮選濃縮較為有利。〔3〕氣浮濃縮的工藝流程，可分為無回流，用全部污泥加壓氣浮；有回流水，用回流水加壓氣浮兩種方式運(yùn)行。進(jìn)水室的作用，是使減壓后的溶氣水大量釋放出微細(xì)氣泡，并迅速附著在污泥顆粒上。氣浮池的作用，是上浮濃縮，在池外表形成濃縮污泥層由刮泥機(jī)刮出池外。不能上浮的顆粒沉至池底，隨設(shè)在池底的清液排水管一起排出；局部清液回流加壓，并在溶氣罐中壓入壓縮空氣，使空氣大量地溶解在水中。減壓閥的作用，是使加壓溶氣水減壓至常壓，進(jìn)入進(jìn)水室起氣浮作用。氣浮濃縮可以使污泥含水率從99%以上降低到95%~97%，澄清液的懸浮物濃度不超過0.1%，可回流到污水處理廠的入流泵房。〔4〕設(shè)計計算氣浮濃縮池的設(shè)計內(nèi)容主要包括氣浮濃縮池所需氣浮面積、深度、空氣量、溶氣罐壓力等。溶氣比確實(shí)定：氣浮時有效空氣重量與污泥中固體物重量之比或氣固比，用Aa/S表示。氣浮濃縮池外表水力負(fù)荷：回流比R確實(shí)定：氣浮濃縮池的外表積：離心濃縮法〔1〕原理：是利用污泥中的固體、液體的比重差，在離心力場所受到的離心力的不同而被別離。〔2〕適用條件：主要用于濃縮剩余活性污泥等難脫水污泥或場地狹小的場合。〔3〕離心機(jī)的種類：連續(xù)式離心機(jī)、間歇式離心機(jī)、盤式和籃式離心機(jī)。〔4〕主要參數(shù)：入流污泥濃度、排出污泥含固量、固體回收率、高分子聚合物的投加量等。9.污泥消化高濃度有機(jī)污泥通過厭氧或好氧消化，污泥中的揮發(fā)性固體變?yōu)榉€(wěn)定的腐殖質(zhì)，同時減少污泥體積60%左右，并改善污泥性狀，控制致病微生物，為污泥的后續(xù)處理做好準(zhǔn)備。經(jīng)濟(jì)的污泥處理系統(tǒng)是：厭氧消化處理初沉池污泥；好氧消化處理剩余活性污泥。表污泥厭氧與好氧消化的比擬消化方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件厭氧不需曝氣，運(yùn)行能耗和費(fèi)用低；可獲得局部能源〔沼氣〕易產(chǎn)生臭氣；管理水平要求較高廢水處理廠，規(guī)模不限；多采用中溫消化好氧中小規(guī)模時，投資少、上清液中BOD、SS、NH4-N均低于厭氧消化，操作管理簡便；消化池中不加溫，不產(chǎn)生臭氣供氧消耗的能量大，運(yùn)行費(fèi)用高；消化污泥脫水性能差，有機(jī)物分解率較低中小規(guī)模廢水處理廠，特別適用于無初沉池的好氧生物污水處理廠9.1厭氧消化厭氧消化的機(jī)理1979年，伯力特〔Bryant〕等人根據(jù)微生物的生理種群提出的厭氧消化的三階段理論，第一階段是在水解與發(fā)酵細(xì)菌作用下，使碳水化合物，蛋白質(zhì)與脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等；第二階段是在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，把第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成氫、二氧化碳和乙酸；第三階段是通過兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌的作用，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組是對乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷。參與的微生物種類，參與厭氧消化第一階段的微生物包括細(xì)菌、原生動物和真菌，統(tǒng)稱水解與發(fā)酵細(xì)菌，大多數(shù)為專性厭氧菌，也有不少兼性厭氧菌；參與厭氧消化第二階段的微生物是一群極為重要的菌種——產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌以及同型乙酸菌；參與厭氧消化第三階段的微生物是甲烷菌——甲烷發(fā)酵階段的主要細(xì)菌，屬于絕對的厭氧菌。厭氧消化的影響因素影響厭氧消化的主要因素有溫度、生物固體停留時間〔污泥齡〕與負(fù)荷、攪拌和混合、營養(yǎng)與C/N比、氮的守恒與轉(zhuǎn)化、有毒物質(zhì)、酸堿度、PH值和消化液的緩沖作用等。厭氧消化池池形厭氧消化池池形。圓柱形，池徑一般為6M~35M，池總高與池徑之比取0.8~1.0，池底、池蓋傾角一般取15°~20°，池頂集氣罩直徑取2M~5M，高1M~3M。蛋形一般用于大型消化池，容積可到達(dá)10000M3以上，攪拌充分、均勻，無死角，污泥不會在池底固結(jié)；池內(nèi)污泥的外表積小，即使生成浮渣，也容易去除；在池容相等的條件下，池子總外表積比圓柱形小，故散熱面積小，易于保溫；蛋形的結(jié)構(gòu)與受力條件最好，如采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可節(jié)省材料；防滲水性能好，聚集沼氣效果好。厭氧消化池的構(gòu)造與設(shè)計消化池的構(gòu)造主要包括污泥的投配、排泥及溢流系統(tǒng)，沼氣排出、收集與貯氣設(shè)備，攪拌設(shè)備及加溫設(shè)備等。投配、排泥：溢流系統(tǒng)：保持沼氣室壓力恒定。常用的形式有倒虹管式、大氣壓式和水封式等。沼氣的收集與貯氣設(shè)備：攪拌設(shè)備：使池內(nèi)污泥溫度與濃度均勻，防止污泥分層或形成浮渣層，緩沖池內(nèi)堿度，從而提高污泥分解速度。主要有泵加水射器攪拌、聯(lián)合攪拌法和沼氣攪拌。加溫設(shè)備：加溫的目的是維持消化池的消化溫度〔中溫或高溫〕，使消化能有效地進(jìn)行。加溫的方法有用熱水或蒸汽直接通入消化池或通入設(shè)在消化池內(nèi)的盤管進(jìn)行間接加溫。消化池的容積計算：為了防止檢修時全部污泥停止厭氣處理，消化池數(shù)量應(yīng)兩座或兩座以上。消化池的有效容積V=Sv/S式中：Sv——新鮮污泥中揮發(fā)性有機(jī)物重量，kg/d；S——揮發(fā)性有機(jī)物負(fù)荷，中溫消化用0.6~1.5kg/〔m3.d〕，高溫消化用2.0~2.8kg/〔m3.d〕；V——消化池的有效容積，m3。厭氧消化的應(yīng)用兩級厭氧消化，根據(jù)消化過程沼氣產(chǎn)生的規(guī)律進(jìn)行設(shè)計。目的是節(jié)省污泥加溫與攪拌所需的能量。P367例題8-7兩相厭氧消化，根據(jù)消化機(jī)理進(jìn)行設(shè)計。目的是使各相消化池具有更適合于消化過程三個階段各自的菌種群生長繁殖的環(huán)境。消化池的運(yùn)行與管理消化污泥的培養(yǎng)與馴化：逐步培養(yǎng)法、一次培養(yǎng)法。正常運(yùn)行的化驗(yàn)指標(biāo)：正常運(yùn)行的控制參數(shù)：新鮮污泥投配率、消化溫度、攪拌時間、排泥效果和沼氣氣壓等。消化池發(fā)生異常現(xiàn)象時的管理：表現(xiàn)在產(chǎn)氣量下降，上清液水質(zhì)惡化等。9.2好氧消化好氧消化的機(jī)理利用微生物的內(nèi)源呼吸作用分解有機(jī)物。好氧消化池的構(gòu)造設(shè)計參數(shù)水力停留時間〔20℃下〕，剩余活性污泥10~15d；剩余活性污泥+初沉污泥15~25d。污泥濃度，為到達(dá)消化池內(nèi)的充分混合和必要的溶解氧濃度，限制濃縮污泥濃度在2%~3%。濃縮池的固體負(fù)荷不應(yīng)超過24~49kg/〔m2.d〕。消化池的揮發(fā)性固體負(fù)荷1.6~4.8kgVSS/〔m3.d〕。污泥溫度，好氧消化為放熱反響，池內(nèi)溫度稍高于入池污泥溫度，大致為20~25℃。當(dāng)溫度低于20℃時，水力停留時間將大為延長，PH值隨之下降。需氧量，分解污泥中有機(jī)物的需氧量約為2kgO2/kgVSS，為保持混合液1~2mg/L的氧濃度，充氣量按15~20L/min.m3MLSS和20~40L/min.m3池容計算。擴(kuò)散裝置采用大氣泡曝氣器，氧轉(zhuǎn)移率5%~8%。池型和池數(shù)，采用分格式矩形池或圓形池。池數(shù)不少于兩座。矩形池有效水深3~5m，長和水深比取1~2。超高〔防泡〕0.9~1.2m。攪拌所需能量，用機(jī)械曝氣器20~40W/m3。〔4〕好氧消化池容積〔V〕計算：V=Q0X0/S〔m3〕式中：Q0——進(jìn)入好氧消化池生污泥量，m3/d；X0——污泥中原有生物可降解揮發(fā)性固體濃度，g.VSS/L；S——有機(jī)負(fù)荷，kg.VSS/〔m3.d〕，取0.38~2.24kg.VSS/〔m3.d〕。好氧消化需空氣量的計算好氧消化所需空氣量應(yīng)滿足兩方面的需要：其一是滿足細(xì)胞物質(zhì)自身氧化所需，當(dāng)活性污泥進(jìn)行好氧消化時，滿足自身氧化需氣量為0.015~0.02m3/〔min.m3〕，當(dāng)為初次沉淀污泥與活性污泥混合時，滿足自身氧化需氣量為0.025~0.03m3/〔min.m3〕；其二是滿足攪拌混合需氣量，當(dāng)為活性污泥時，需氣量為0.02~0.04m3/〔min.m3〕，當(dāng)為混合污泥時，需氣量為不少于0.06m3/〔min.m3〕。可見，后者大于前者，故工程設(shè)計中，以滿足攪拌混合所需空氣量計算。10.沼氣10.1沼氣的性質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生的沼氣，可稱為生物能，是一種無色氣體，主要成分CH4，CO2，并含有少量的H2S，CH4的燃燒值為35000~40000kj/m3，沼氣的燃燒值隨CH4含量而異。10.2沼氣的主要用途沼氣可作為家庭生活燃料，每日每人約需1.5m3；作為鍋爐燃料，加溫消化池污泥；作為化工原料，沼氣中CO2可制造干冰，CH4可制CCl4或炭黑；利用沼氣發(fā)電并利用冷卻水與鍋爐廢氣加溫污泥。10.3沼氣的凈化沼氣凈化主要包括脫硫、除濕和過濾。脫硫：沼氣作為能源利用時，要求H2S的濃度低于0.015%〔合0.188g/m3〕，否那么對輸氣管道、利用設(shè)備〔如鍋爐、沼氣發(fā)動機(jī)等〕有腐蝕作用。方法有干式脫硫、濕式脫硫和用水噴淋洗脫等。除濕：水分與沼氣中的H2S產(chǎn)生氫硫酸腐蝕管道和設(shè)備；水分凝聚在檢查閥、平安閥、流量計、調(diào)節(jié)器等設(shè)備的膜片和隔膜上影響其準(zhǔn)確性；水分能增大管路的氣流阻力；水分能降低沼氣的熱值。采用的方法是在管道低點(diǎn)設(shè)凝水器，冷凝水定期排除。過濾：沼氣中常攜帶一些雜質(zhì)，尤其在消化池運(yùn)行初期或消化狀態(tài)不穩(wěn)定時雜質(zhì)較多。因此進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)前一般應(yīng)采取過濾措施。濾網(wǎng)可設(shè)在沼氣管路上，一些發(fā)動機(jī)在設(shè)備內(nèi)部也設(shè)有濾網(wǎng)，應(yīng)定期清洗。11.機(jī)械脫水11.1機(jī)械脫水前的預(yù)處理預(yù)處理的目的是改善污泥脫水性能，提高機(jī)械脫水效果與機(jī)械脫水設(shè)備的生產(chǎn)能力。預(yù)處理的方法有化學(xué)調(diào)節(jié)法、熱處理法、冷凍法及淘洗法等。11.2機(jī)械脫水的根本原理其根本原理是以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動力，使污泥水分被強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)，形成濾液；而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，形成濾餅。造成壓力差推動力的方法有：依靠污泥本身厚度的靜壓力〔如干化場脫水〕；在過濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓〔如真空吸濾脫水〕；加壓污泥把水分壓過介質(zhì)〔如壓濾脫水〕；造成離心力〔如離心脫水〕。11.3機(jī)械脫水的方法機(jī)械脫水的方法有真空吸濾法、壓濾法和離心法等。11.4各種類型脫水設(shè)備運(yùn)行參數(shù)脫水機(jī)進(jìn)泥含水率%泥餅含水率%投加藥劑占污泥干重%生產(chǎn)能力kg干泥/〔m2.h〕回收率%帶式壓濾機(jī)95-9780有機(jī)高分子絮凝劑120-350kg干泥/〔m.h〕70-80真空壓濾機(jī)95-9780三氯化鐵10-15堿式氯化鋁加石灰8-108-1570離心脫水機(jī)95-9775有機(jī)高分子絮凝劑10-20kg干泥/h80-90板框壓濾機(jī)95-9765三氯化鐵4-72-108012.污泥干化12.1主要構(gòu)筑物是干化場干化場分為自然濾層干化場和人工濾層干化場。自然濾層干化場適用于自然土質(zhì)滲透性能好，地下水位低的地區(qū)；人工濾層干化場在枯燥、蒸發(fā)量大的地區(qū)，采用由瀝青或混凝土鋪成的不透水層而無濾水層的干化場，依靠蒸發(fā)脫水。12.2自然干化的機(jī)理干化場脫水主要依靠滲透、蒸發(fā)與撇除。影響干化場脫水的因素有氣候條件和污泥性質(zhì)等。12.3干化場的設(shè)計干化場設(shè)計的主要內(nèi)容是確定總面積與分塊數(shù)。干化場的總面積決定于面積污泥負(fù)荷——單位干化場面積每年可接納的污泥量。面積負(fù)荷的數(shù)值與當(dāng)?shù)貧夂蚣拔勰嘈再|(zhì)有關(guān)。干化場的分塊數(shù)，為了使每次排入干化場的污泥有足夠的干化時間，并能均勻地分布在干化場上以及鏟除泥餅的方便，干化場的分塊數(shù)最好大致等于干化天數(shù)，如干化天數(shù)為8天，那么分為8塊，每次排泥用1塊。每塊干化場的寬度與鏟泥餅的機(jī)械與方法有關(guān)，一般用6~10米。12.4各種脫水方法的比擬方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍機(jī)械脫水板框壓濾機(jī)：間歇脫水液壓過濾濾餅含固率高；固體回收率高；藥品消耗少，濾液清澈間歇操作，過濾能力較低；基建設(shè)備投資大其他脫水設(shè)備不適用的場合；需要減少運(yùn)輸、枯燥或燃燒費(fèi)用；降低填埋用地的場合帶式壓濾機(jī)：連續(xù)脫水機(jī)械擠壓機(jī)器制造容易，附屬設(shè)備少，投資、能耗較低；連續(xù)操作，管理簡便，脫水能力大聚合物價格貴，運(yùn)行費(fèi)用高；脫水效率不及板框壓濾機(jī)特別適合于無機(jī)性污泥的脫水；有機(jī)粘性污泥脫水不適宜采用離心機(jī)：連續(xù)脫水離心力作用基建投資少，占地少；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊；不投加或少加化學(xué)藥劑；處理能力大且效果好；總處理費(fèi)用較低；自動化程度高，操作簡便、衛(wèi)生國內(nèi)目前多采用進(jìn)口離心機(jī)，價格昂貴；電力消耗大；污泥中含有砂礫，易磨損設(shè)備；有一定噪聲不適于密度差很小或液相密度大于固相的污泥脫水自然干化污泥干化床；間歇運(yùn)行自然蒸發(fā)和滲透基建費(fèi)用低，設(shè)備投資少；操作簡便，運(yùn)行費(fèi)用低，勞動強(qiáng)度大占地面積大、衛(wèi)生條件差；受污泥性質(zhì)和氣候影響大用于滲透性能好的污泥脫水；氣候比擬枯燥的地區(qū)，多雨地區(qū)不宜建于露天；用地不緊張或環(huán)境衛(wèi)生條件允許的地區(qū)13.污泥枯燥13.1定義枯燥是進(jìn)一步去除毛細(xì)水，使含水率降至10%~30%。燃燒那么是去除吸附水和內(nèi)部水，使含水率降至零，有機(jī)物氧化為CO2、H2O和灰，S、N、金屬、鹵素和其他